一. 环境准备
Class文件结构环境准备主要使用到了javap，ASM字节码框架和jclasslib工具
1. javap命令
有如下的java源文件
public interface DemoInterface {
void test(int paramInt);
}
public class DemoClass implements DemoInterface {
private String info = "hello world";
public void test(int paramInt){
paramInt++;
}
}
编译过后，可以使用 javap 来查阅 DemoClass 的字节码
javac DemoClass.java
javap -v -p DemoClass.class
第一个选项是 -p。默认情况下 javap 会打印所有非私有的字段和方法，当加了 -p 选项后，它还将打印私有的字段和方法
第二个选项是 -v。它尽可能地打印所有信息。
Classfile /Users/Randy/Developer/1Projects/6Self/demo/src/main/java/DemoClass.class
Last modified Sep 6, 2020; size 668 bytes
MD5 checksum 8570320ab11f209c38eb847caac27357
Compiled from "DemoClass.java"
public class DemoClass implements DemoInterface
....
}
SourceFile: "DemoClass.java"
2. jclasslib bytecode viewer
jclasslib bytecode viewer是idea中的一个插件，本质上javap -v -p按照图形化的方式展示出来
二.Class文件分析
以上javap命令的输出内容本质上就是把class文件内容打印出来，其结构是按照 深入JVM（三）Class文件结构 中的类文件结构图展示的
代码输出的完整内容如下：
Classfile /Users/Randy/Developer/1Projects/6Self/demo/target/classes/com/randy/DemoClass.class
Last modified Sep 6, 2020; size 479 bytes
MD5 checksum 5c9ff7c479dcb22e279b9726426d0131
Compiled from "DemoClass.java"
public class com.randy.DemoClass implements com.randy.DemoInterface
minor version: 0
major version: 52
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Methodref #5.#22 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = String #23 // hello world
#3 = Fieldref #4.#24 // com/randy/DemoClass.info:Ljava/lang/String;
#4 = Class #25 // com/randy/DemoClass
#5 = Class #26 // java/lang/Object
#6 = Class #27 // com/randy/DemoInterface
#7 = Utf8 info
#8 = Utf8 Ljava/lang/String;
#9 = Utf8 <init>
#10 = Utf8 ()V
#11 = Utf8 Code
#12 = Utf8 LineNumberTable
#13 = Utf8 LocalVariableTable
#14 = Utf8 this
#15 = Utf8 Lcom/randy/DemoClass;
#16 = Utf8 test
#17 = Utf8 (I)V
#18 = Utf8 paramInt
#19 = Utf8 I
#20 = Utf8 SourceFile
#21 = Utf8 DemoClass.java
#22 = NameAndType #9:#10 // "<init>":()V
#23 = Utf8 hello world
#24 = NameAndType #7:#8 // info:Ljava/lang/String;
#25 = Utf8 com/randy/DemoClass
#26 = Utf8 java/lang/Object
#27 = Utf8 com/randy/DemoInterface
{
private java.lang.String info;
descriptor: Ljava/lang/String;
flags: ACC_PRIVATE
public com.randy.DemoClass();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: ldc #2 // String hello world
7: putfield #3 // Field info:Ljava/lang/String;
10: return
LineNumberTable:
line 8: 0
line 10: 4
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 11 0 this Lcom/randy/DemoClass;
public void test(int);
descriptor: (I)V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=0, locals=2, args_size=2
0: iinc 1, 1
3: return
LineNumberTable:
line 13: 0
line 14: 3
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 4 0 this Lcom/randy/DemoClass;
0 4 1 paramInt I
}
SourceFile: "DemoClass.java"
总体上可以分为四大区域：
2.1. 基本信息区域：
- 魔数：
前4个字节（CA FE BA BE）用来确定这个文件是否是一个可以被JVM读取的class文件，但是在上面的输出中没有展示。而通过文本工具可以查看如下：
- 主副版本号：minor version: 0 major version: 52
class 文件的版本号指的是编译生成该 class 文件时所用的 JRE 版本。由较新的 JRE 版本中的 javac 编译而成的 class 文件，不能在旧版本的 JRE 上跑，否则，会出现UnsupportedClassVersionError异常。 52对应的是Java 8
- 访问标志：flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER 标志这个类的访问权限
- 类索引： 常量池中#7 = Class #29 // DemoClass
- 父索引： #8 = Class #30 // java/lang/Object，java中出了Object意外的所有类都存在父类
- 实现接口：#9 = Class #31 // DemoInterface
- 接口计数器：1
- 字段计数器：0
- 方法计数器：2 一个是方法test，另外一个是默认的构造方法
2.22. 常量池：
常量池是一个类似于数组的数据结构，中的每一项都有一个对应的索引（如 #1），并且可能引用其他的常量池项。
常量池计数器是从1开始计数的，将第0项常量空出来是有特殊考虑的，索引值为0代表“不引用任何一个常量池项”
Constant pool:
#1 = Methodref #5.#22 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = String #23 // hello world
#3 = Fieldref #4.#24 // com/randy/DemoClass.info:Ljava/lang/String;
#4 = Class #25 // com/randy/DemoClass
#5 = Class #26 // java/lang/Object
#6 = Class #27 // com/randy/DemoInterface
#7 = Utf8 info
#8 = Utf8 Ljava/lang/String;
#9 = Utf8 <init>
#10 = Utf8 ()V
#11 = Utf8 Code
#12 = Utf8 LineNumberTable
#13 = Utf8 LocalVariableTable
#14 = Utf8 this
#15 = Utf8 Lcom/randy/DemoClass;
#16 = Utf8 test
#17 = Utf8 (I)V
#18 = Utf8 paramInt
#19 = Utf8 I
#20 = Utf8 SourceFile
#21 = Utf8 DemoClass.java
#22 = NameAndType #9:#10 // "<init>":()V
#23 = Utf8 hello world
#24 = NameAndType #7:#8 // info:Ljava/lang/String;
#25 = Utf8 com/randy/DemoClass
#26 = Utf8 java/lang/Object
#27 = Utf8 com/randy/DemoInterface
常量池主要用于存放各种字面量和符号引用，可以理解为class文件中的资源仓库。
字面量比较接近于 Java 语言层面的的常量概念，如文本字符串、声明为 final 的常量值等。而符号引用则属于编译原理方面的概念。包括下面三类常量：
- 类和接口的全限定名，也就是Ljava/lang/String;这样，将类名中原来的"."替换为"/"得到的，主要用于在运行时解析得到类的直接引用
#7 = Class #37 // com/randy/DemoClass
- 字段的名称和描述符，字段也就是类或者接口中声明的变量，包括类级别变量(static)和实例级的变量
#2 = Fieldref #30.#31 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
#3 = String #32 // paramInt should be great than 0
- 方法的名称和描述符，方法的描述类似于JNI动态注册时的“方法签名”，也就是参数类型+返回值类型
#18 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V
#19 = Utf8 args
#20 = Utf8 [Ljava/lang/String;
#21 = Utf8 test
#22 = Utf8 (I)V
java代码在进行javac编译的时候并不会解析为内存中的最终布局，必须要经过运行期转换才能得到最终的内存入口地址。
2.3. 字段区域：
字段包括类级变量以及实例变量，用于描述接口或类中声明的变量
#3 = Fieldref #4.#24 // com/randy/DemoClass.info:Ljava/lang/String;
#4 = Class #25 // com/randy/DemoClass
#7 = Utf8 info
#8 = Utf8 Ljava/lang/String;
#24 = NameAndType #7:#8 // info:Ljava/lang/String;
2.4. 方法区域：
用来列举该类中的各个方法，包括：方法描述符，访问权限和Code代码区域，
从截图可以看出这个类有两个方法，如构造方法：
#1 = Methodref #5.#22 // java/lang/Object."<init>":()V
#5 = Class #26 // java/lang/Object
#22 = NameAndType #9:#10 // "<init>":()V
public com.randy.DemoClass();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: ldc #2 // String hello world
7: putfield #3 // Field info:Ljava/lang/String;
10: return
LineNumberTable:
line 8: 0
line 10: 4
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 11 0 this Lcom/randy/DemoClass;